- Tổ hợp nội lực của cột khung trục 3 đã được xác định ở chương 6, chọn tổ hợp nội lực nguy hiểm nhất cho mĩng khung trục 3 như sau: (Nmax, M xtư, Mytư, Qxtư, Qytư)
A. SỬ DỤNG PHƯƠNG PHÁP GIẢI TÍCH 9.1 ĐẠI CƯƠNG VỀ BTCT ỨNG LỰC TRƯỚC (ƯLT).
9.1. ĐẠI CƯƠNG VỀ BTCT ỨNG LỰC TRƯỚC (ƯLT).
9.1.1. Khái niệm.
Trên dầm một nhịp, ta đặt vào một lực nén trước N (Hình 9.1a) và tải trọng sử dụng P
(Hình 9.1b). Dưới tác dụng cuả tải trọngP, ở vùng dưới của dầm xuất hiện ứng suất kéo. Nhưng do ảnh hưởng của lực nén N, trong vùng dưới đĩ lại suất hiện ứng suất nén. Ứng suất nén trước này sẽ triệt tiêu hoặc làm giảm ứng xuất kéo do tải trọng sử dụngPgây ra. Để cho dầm khơng bị nứt, ứng suất tổng cộng trong vùng dưới khơng được vượt quá cường độ chịu kéo Rk của bêtơng. Để tạo ra lực nén trước người ta căng cốt thép rồi gắn chặt nĩ vào bê tơng thơng qua lực dính hoặc neo. Nhờ tính chất đàn hồi, cốt thép cĩ xu hướng co lại và sẽ tạo nên lực nén trướcN.
Hình 9.1: Sự làm việc của dầm bê tơng ƯLT 9.1.2. Ưu – khuyết điểm của BTCT ứng lực trớc.
a/. Ưu điểm:
1. Cần thiết và cĩ thể dùng được thép cường độ cao.
Trong bêtơng cốt thép thường, khơng dùng được thép cường độ cao, vì những khe nứt đầu tiên ở bêtơng sẽ xuất hiện khi ứng xuất trong cốt thép chịu kéoamới chỉ đạt giá trị từ 200 đến 300 kG/cm2. Khi dùng thép cường độ cao ứng suất trong cốt thép chịu kéo cĩ thể đạt tới trị số 10000 đến 12000 KG/cm2 hoặc lớn hơn. Điều đĩ làm xuất hiện các khe nứt rất lớn, vượt quá giá trị giới hạn cho phép.
Trong bêtơng cốt thép ứng lực trớc, do cĩ thể khống chế sự xuất hiện khe nứt bằng lực căng trước của cốt thép nên cĩ thể dùng được thép cường độ cao. Kết quả là dùng ít thép hơn vào khoảng 10 đến 80%. Hiệu quả tiết kiệm thép thể hiện rõ nhất trong các cấu kiện cĩ nhịp lớn, phải dụng nhiều cốt chịu kéo như dầm, giàn, thanh kéo của vịm, cột điện, tường bể chứa, Xilo v.v ... (tiết kiệm 50 - 80% thép). Trong các cấu kiện nhịp nhỏ, do cốt cấu tạo chiếm tỉ lệ khá lớn nên tổng số thép tiết kiệm sẽ ít hơn (khoảng 15%).
GVHD : Ths.KHỔNG TRỌNG TOAØN PHẦN II: KẾT CẤU
Đồng thời cũng cần lưu ý rằng giá thàng của thép tăng chậm hơn cường độ của nĩ. Do vậy dùng thép cường độ cao sẽ gĩp phần làm giảm giá thành cơng trình.
2. Cĩ khả năng chống nứt cao hơn. (Do đĩ khả năng chống thấm tốt hơn).
Dùng bêtơng cốt thép ƯLT, người ta cĩ thể tạo ra các cấu kiện khơng xuất hiện các khe nứt trong vùng bêtơng chịu kéo, hoặc hạn chế sự phát triển bề rộng của khe nứt, khi chịu tải trọng sử dụng. Do đĩ bêtơng cốt thép ƯLT tỏ ra cĩ nhiều ưu thế trong các kết cấu địi hỏi phải cĩ khả năng chống thấm cao như ống dẫn cĩ áp, bể chứa chất lỏng và chất khí v.v
3. Cĩ độ cứng lớn hơn. (Do đĩ cĩ độ võng và biến dạng bé hơn).
Nhờ cĩ độ cứng lớn, nên cấu kiện bêtơng cốt thép ƯLT cĩ kích thước tiết diện ngang thanh mảnh hơn so với cấu kiện bêtơng cốt thép thường khi cĩ cùng điều kiện chịu lực như nhau, vì vậy cĩ thể dùng trong kết cấu nhịp lớn.
Ngồi các ưu điểm trên, kết cấu bêtơng cốt thép ƯLT cịn cĩ một số ưu điểm khác như: - Nhờ cĩ tính chống nứt và độ cứng tốt nên tính chống mỏi của kết cấu được nâng cao khi chịu tải trọng lặp đi lặp lại nhiều lần.
- Nhờ cĩ ƯLT nên phạm vi sử dụng kết cấu bêtơng cốt thép lắp ghép và nửa lắp ghép được mở rộng ra rất nhiều. Người ta cĩ thể sử dụng biện pháp ƯLT để nối các mảnh rời của một kết cấu lại với nhau.
b/. Nhược điểm:
ƯLT khơng những gây ra ứng suất nén mà cịn cĩ thể gây ra ứng suất kéo ở phía đối diện làm cho bêtơng cĩ thể bị nứt.
Việc chế tạo bêtơng cốt thép ƯLT cần phải cĩ thiết bị đặc biệt, cĩ cơng nhân lành nghề và cĩ sự kiểm sốt chặt chẽ về kỹ thuật, nếu khơng sẽ cĩ thể làm mất ƯLT do tuột neo, do mất lực dính. Việc bảo đảm an tồn lao động cũng phải đặc biệt lưu ý.
9.2. CÁC PHƯƠNG PHÁP GÂY ỨNG LỰC TRƯỚC.9.2.1. Phương pháp căng trước (căng trên bệ). 9.2.1. Phương pháp căng trước (căng trên bệ).
Cốt thép ƯLT được neo một đầu cố định vào bệ cịn đầu kia được kéo ra với lực kéo N
(Hình 9.2a). Dưới tác dụng của lựcN, cốt thép được kéo trong giới hạn đàn hồi và sẽ giãn dài ra một đoạn1 , tương ứng với các ứng suất xuất hiện trong cốt thép, điểm B củathanh được dịch chuyển sang điểm B1, khi đĩ, đầu cịn lại của cốt thép được cố định nốt vào bệ. Tiếp đĩ, đặt các cốt thép thơng thờng khác rồi đổ bêtơng. Đợi cho bêtơng đơng cứng và đạt được cường độ cần thiết Ro thì thả các cốt thép ƯLT rời khỏi bệ (gọi là buơng cốt thép). Như một lị so bị kéo căng, các cốt thép này cĩ su hướng co ngắn lại và thơng qua lực dính giữa nĩ với bêtơng trên suốt chiều dài của cấu kiện, cấu kiện sẽ bị nén với giá trị bằng lực
GVHD : Ths.KHỔNG TRỌNG TOAØN PHẦN II: KẾT CẤU
Hình 9.2: Phương pháp căng trước
a) Trước khi buơng cốt thép ƯLT - b) Sau khi buơng cốt thép ƯLT
1- Cốt thép ứng lực trước;2- Bệ căng; 3- Ván khuơn; 4- Thiết bị kéo thép; 5- Thiết bị cố định cốt thép ứng lực trớc; 6- Trục trung tâm.
Để tăng thêm lực dính giữa bêtơng và cốt thép, người ta thường dùng cốt thép ƯLT là cốt thép cĩ gờ hoặc là cốt thép trơn được xoắn lại, hoặc là ở hai đầu cĩ cấu tạo những mấu neo đặc biệt (Hình 9.3).
Hình 9.3: Neo cốt thép trong phương pháp căng trước
a) Hàn đoạn thép ngắn hay vịng đệm - b) Ren các gờ xoắn ốc
c) Neo loại vịng - d) Neo loại ống.
Phương pháp căng trước tỏ ra ưu việt đối với những cấu kiện sản xuất hàng loạt trong nhà máy. Ở đĩ cĩ thể xây dựng những bệ căng cố định cĩ chiều dài từ 75 đến 150 m để một lần căng cốt thép cĩ thể đúc được nhiều cấu kiện (ví dụ dầm, Panen). Cũng cĩ thể sử dụng ván khuơn thép làm bệ căng.
GVHD : Ths.KHỔNG TRỌNG TOAØN PHẦN II: KẾT CẤU
9.2.2. Phương pháp căng sau (căng trên bê tơng).
Trước hết đặt các cốt thép thơng thường vào các ống rãnh bằng tơn, kẽm hoặc bằng vật liệu khác để tạo các rãnh dọc, rồi đổ bêtơng.
Khi bêtơng đạt đến cường độ nhất định Ro thì tiến hành luồn và căng cốt thép ƯLT tới ứng suất qui định. Sau khi căng xong, cốt ƯLT được neo chặt vào đầu cấu kiện (Hình 9.4).
Hình 9.4. Phương pháp căng sau
a- Trong quá trình căng ; b- Sau khi căng.
1- Cốt thép ƯLT; 2- Cấu kiện BTCT; 3- ống rãnh; 4- Thiết bị kích; 5- Neo; 6- Trục trung tâm
Thơng qua các neo đĩ cấu kiện sẽ bị nén bằng lực đã dùng khi kéo căng cốt thép. Tiếp đĩ, người ta bơm vữa vào trong ống rãnh để bảo vệ cốt thép khỏi bị ăn mịn và tạo ra lực dính giữa bêtơng với cốt thép. Để bảo đảm tốt sự truyền lực nén lên cấu kiện, người ta chế tạo các loại neo đặc biệt như neo Freyssinet (Neo bĩ sợi thép khi dùng kích hai chiều - Hình 9.5). Neo kiểu cốc (Hình 9.6).
Hình 9.5: Neo bĩ sợi thép khi dùng kích hai chiều.
1- Bĩ sợi thép, 2- Chêm hình cơn, 3- Khối neo bằng thép 4- Bản thép truyền lực, 5- Đoạn ống neo, 6- ống tạo rãnh
GVHD : Ths.KHỔNG TRỌNG TOAØN PHẦN II: KẾT CẤU
Hình 9.6: Neo kiểu cốc.
1- Bê tơng, 2- Cốc bằng thép, 3- Chốt thép, 4- Vịng đệm bằng thép 5- Vịng kẹp, 6- Bĩ sợi thép, 7- ống tạo rãnh, 8- Cấu kiện.
9.3. LƯU ĐỒ TÍNH TỐN SAØN BÊ TƠNG ỨNG SUẤT TRƯỚC PHƯƠNG PHÁP CĂNGSAU SAU
GVHD : Ths.KHỔNG TRỌNG TOAØN PHẦN II: KẾT CẤU Đặc trưng vật liệu - Bê tơng - Cốt thép - Cáp Tải trọng - Tải trọng hồn thiện - Hoạt tải